摘要
真核生物线性染色体末端的变异对其核型进化具有重要作用。目前，已有研究报道过酿酒酵母的染色体末端丢失现象并揭示出多种末端适应方式。但是，对染色体末端适应的传统研究，主要基于构建染色体末端稳定的缺陷模型，如端粒蛋白功能缺陷、端粒酶功能缺陷和诱导染色体末端双链断裂，因此幸存菌株的适应方式可能受限于初始缺陷菌株的状态。合成型酿酒酵母的基因组重排系统（SCRaMbLE）可以实现染色体loxPsym位点间的重排，从而实现全基因组的扰动并产生结构变异，为研究末端适应提供了一种新的策略。 本研究利用基因组重排策略，以具有单条或多条合成型染色体的单倍体和二倍体酿酒酵母为研究对象，解析了其合成型染色体的末端适应方式。通过在合成型染色体末端整合营养标签，快速筛选获得了具有染色体末端变异的菌株库。对其中31株单倍体和12株二倍体的全基因组测序结果进行分析，揭示了四种合成型末端适应途径：非同源染色体或同源染色体之间的同源重组、染色体内或染色体间的位点特异性重组、染色体的环化和全染色体丢失。其中，非同源染色体的同源重组修复仅在单倍体中出现，而同源染色体间的同源重组修复和全染色体丢失仅在二倍体中出现。此外，本研究产生了一株通过基因组重排过程诱导合成型V号染色体发生环化的单倍体菌株，并进一步对其进行高通量染色体构象捕获（Hi-C）技术分析，获得了环形合成型V号染色体单倍体菌株的染色体互作热图及其三维空间构象图，结果显示合成型染色体的环化对基因组全局三维结构无显著影响。 本研究基于基因组重排策略，对合成型单倍体和二倍体酵母的染色体末端各种适应途径进行研究，从合成生物学的角度为染色体末端适应途径的解析提供了新的思路，为真核生物核型进化提供了新的视角。
NETL